JP6132079B2 - 露光装置、フラットパネルディスプレイの製造方法、及びデバイス製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、露光装置、フラットパネルディスプレイの製造方法、及びデバイス製造方法に係り、更に詳しくは、エネルギビームを用いて物体を露光する露光装置、前記露光装置を用いたフラットパネルディスプレイの製造方法及びデバイス製造方法に関する。

従来、液晶表示素子、半導体素子等の電子デバイスを製造するリソグラフィ工程では、マスク（又はレチクル）と、ガラス基板（又はウエハ）とを所定の走査方向に沿って同期移動させつつ、マスクに形成されたパターンをエネルギビームを用いてガラス基板上に転写するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置が用いられている。

この種の露光装置としては、露光対象物であるガラス基板を保持し、該ガラス基板を水平面に沿って案内する基板ステージ装置を備えたものが知られている（例えば特許文献１参照）。

ここで、近年のガラス基板の大型化に伴って基板ステージ装置も大型化する傾向にあり、基板ステージ装置の小型化が望まれていた。

米国特許出願公開第２０１０／００１８９５０号明細書

本発明は、上述の事情の下でなされたもので、第１の観点からすると、エネルギビームに対して物体を第１方向に移動させながら、前記物体を露光する露光装置であって、前記物体を保持する物体保持装置と、前記物体保持装置を下方から支持し前記物体保持装置に対して相対移動可能な第１支持装置と、前記第１支持装置を支持する第２支持装置と、前記第１支持装置が前記物体保持装置を下方から支持した状態で、前記第１支持装置を前記第２支持装置に対して前記第１方向へ相対移動させる第１駆動装置と、前記第１駆動装置を支持し、前記第２支持装置と前記第２支持装置上の前記第１支持装置とを前記第１方向に交差する第２方向へ移動させる第２駆動装置と、を備え、前記物体保持装置は、前記物体を保持する保持部と前記保持部を下方から支持した状態で前記第１駆動装置に対して相対移動可能な移動体と、を有し、前記第１駆動装置は、前記第２方向に関して、前記移動体の両側に配置され、上下方向に関して、前記移動体と少なくとも一部重複する位置に設けられ、前記移動体を、前記第１駆動装置に対して、前記第１及び第２方向に駆動するための第１駆動部材と、前記移動体を、前記第１駆動装置に対して、前記上下方向に駆動するための第２駆動部材とを有する位置制御系をさらに備え、前記第２駆動部材は、前記第１駆動装置上、且つ、前記上下方向に関して、前記第１駆動装置と少なくとも一部重複した位置に設けられたリニアモータの固定子と、前記移動体に設けられた前記リニアモータの可動子とにより、前記移動体を前記上下方向に駆動する露光装置である。

本発明は、第２の観点からすると、本発明の第１の観点にかかる露光装置を用いて前記物体を露光することと、露光された前記物体を現像することと、を含むフラットパネルディスプレイの製造方法である。

本発明は、第３の観点からすると、本発明の第１の観点にかかる露光装置を用いて前記物体を露光することと、露光された前記物体を現像することと、を含むデバイス製造方法である。

一実施形態に係る液晶露光装置の構成を概略的に示す図である。 図１の液晶露光装置が有する基板ステージ装置の平面図（一部省略）である。 図２のＡ−Ａ線断面図である。 図３のＢ−Ｂ線断面図である。 図３のＣ−Ｃ線断面図である。 ケーブルガイド装置の取付構造を示す図である。 複数のボイスコイルモータの配置を示す図である。 図８（Ａ）は、基板ステージ装置の第１変形例を示す図であり、図８（Ｂ）は、第１変形例のＸキャリッジに作用する分力を示す図である。 基板ステージ装置の第２変形例を示す図である。 装置本体の変形例を示す図である。

以下、一実施形態について、図１〜図７に基づいて説明する。

図１には、一実施形態に係る液晶露光装置１０の構成が概略的に示されている。液晶露光装置１０は、例えば液晶表示装置（フラットパネルディスプレイ）などに用いられる矩形（角型）のガラス基板Ｐ（以下、単に基板Ｐと称する）を露光対象物とするステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置、いわゆるスキャナである。

液晶露光装置１０は、照明系１２、回路パターンなどが形成されたマスクＭを保持するマスクステージ１４、投影光学系１６、装置本体１８、表面（図１で＋Ｚ側を向いた面）にレジスト（感応剤）が塗布された基板Ｐを保持する基板ステージ装置２０、及びこれらの制御系等を有している。以下、露光時にマスクＭと基板Ｐとが投影光学系１６に対してそれぞれ相対走査される方向をＸ軸方向とし、水平面内でＸ軸に直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸及びＹ軸に直交する方向をＺ軸方向とし、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸回りの回転方向をそれぞれθｘ、θｙ、及びθｚ方向として説明を行う。

照明系１２は、例えば米国特許第５，７２９，３３１号明細書などに開示される照明系と同様に構成されている。照明系１２は、露光用の照明光ＩＬをマスクＭに照射する。照明光ＩＬとしては、例えばｉ線（波長３６５ｎｍ）、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｈ線（波長４０５ｎｍ）などの光（あるいは、上記ｉ線、ｇ線、ｈ線の合成光）が用いられる。

マスクステージ１４は、例えば真空吸着によりマスクＭを保持している。マスクステージ１４は、例えばリニアモータを含むマスクステージ駆動系（不図示）により走査方向（Ｘ軸方向）に所定の長ストロークで駆動されるとともに、Ｙ軸方向、及びθｚ方向に適宜微少駆動される。マスクステージ１４のＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の回転量情報を含む）は、不図示のレーザ干渉計を含むマスク干渉計システムにより求められる。

投影光学系１６は、マスクステージ１４の下方に配置され、装置本体１８の一部である上架台部１８ａに支持されている。投影光学系１６は、例えば米国特許第６，５５２，７７５号明細書に開示された投影光学系と同様に構成されている。すなわち、投影光学系１６は、マスクＭのパターン像の投影領域が千鳥状に配置された複数の投影光学系（マルチレンズ投影光学系）を含み、Ｙ軸方向を長手方向とする長方形状の単一のイメージフィールドを持つ投影光学系と同等に機能する。本実施形態では、複数の投影光学系それぞれとしては、例えば両側テレセントリックな等倍系で正立正像を形成するものが用いられている。

このため、照明系１２からの照明光ＩＬによってマスクＭ上の照明領域が照明されると、マスクＭを通過した照明光により、投影光学系１６を介してその照明領域内のマスクＭの回路パターンの投影像（部分正立像）が、基板Ｐ上の照明領域に共役な照明光の照射領域（露光領域）に形成される。そして、マスクステージ１４と基板ステージ装置２０との同期駆動によって、照明領域（照明光ＩＬ）に対してマスクＭを走査方向に相対移動させるとともに、露光領域（照明光ＩＬ）に対して基板Ｐを走査方向に相対移動させることで、基板Ｐ上の１つのショット領域の走査露光が行われ、そのショット領域にマスクＭに形成されたパターンが転写される。

装置本体１８は、上記マスクステージ１４、及び投影光学系１６を支持しており、複数の防振装置１８ｄを介してクリーンルームの床１１上に設置されている。装置本体１８は、例えば米国特許出願公開第２００８／００３０７０２号明細書の開示される装置本体と同様に構成されており、上架台部１８ａ、一対の下架台部１８ｂ（図１では一方のみ図示。図２参照）、及び一対の中架台部１８ｃを有している。

図２に示されるように、一対の下架台部１８ｂは、それぞれＹ軸方向に延びる部材から成り、Ｘ軸方向に離間して配置されている。−Ｘ側の下架台部１８ｂの−Ｘ側の端部からは、凸部１８ｅが突き出して形成されている。下架台部１８ｂの上面には、Ｙ軸方向に延びるＹリニアガイド１９ａがＸ軸方向に所定間隔で、例えば３本固定されている。

基板ステージ装置２０は、図３に示されるように、一対のベースフレーム２２、補助ガイドフレーム２４、Ｙ粗動ステージ２６、Ｘ粗動ステージ３０、微動ステージ３４、重量キャンセル装置５０、Ｙステップガイド５６、及び複数のケーブルガイド装置６０（図３では不図示。図５参照）を有している。

図２に示されるように、一方のベースフレーム２２は、＋Ｘ側の下架台部１８ｂの＋Ｘ側に、他方のベースフレーム２２は、−Ｘ側の下架台部１８ｂの−Ｘ側に、補助ガイドフレーム２４は、一対の下架台部１８ｂの間にそれぞれ配置されている。ベースフレーム２２は、図１に示されるように、Ｙ軸方向に延びるＹＺ平面に平行な板状の部材から成る本体部２２ａと、本体部２２ａを下方から支持する複数の脚部２２ｂとを有する。また、補助ガイドフレーム２４は、図５に示されるように、Ｙ軸方向に延びるＹＺ平面に平行な板状の部材から成る本体部２４ａと、本体部２４ａを下方から支持する複数の脚部２４ｂとを有する。脚部２２ｂ、２４ｂは、それぞれ例えば３つ設けられており、本体部２２ａ、２４ａの長手方向両端部近傍、及び中央部を下方から支持している（複数の脚部２２ｂ、２４ｂは、図２では不図示）。

ここで、図３に示されるように、ベースフレーム２２の本体部２２ａのＺ位置は、下架台部１８ｂの上面よりも＋Ｚ側（高い位置）であるのに対し、補助ガイドフレーム２４の本体部２４ａの上端部のＺ位置は、下架台部１８ｂの上面よりも−Ｚ側（低い位置）である。なお、補助ガイドフレーム２４の長さは、ベースフレーム２２よりも幾分短くても良い。

一対のベースフレーム２２、及び補助ガイドフレーム２４それぞれの本体部２２ａ、２４ａ＋Ｚ側の端部には、図２に示されるように、Ｙ軸方向に延びるＹリニアガイド２１ａが固定されている。また、ベースフレーム２２の本体部２２ａ両側面それぞれには、複数の永久磁石を含むＹ固定子２３ａが固定されている。なお、上述した一対の下架台部１８ｂは、機械的に連結されていても良い。この場合、一対の下架台部１８ｂを連結する連結部材と補助ガイドフレーム２４とが接触しないように、例えば補助ガイドフレーム２４の本体部２４ａに孔部などを形成しても良い。

Ｙ粗動ステージ２６は、一対のＸビーム２８を有している。一対のＸビーム２８は、それぞれＸ軸方向に延びるＹＺ断面矩形の部材から成り（図１参照）、Ｙ軸方向に所定間隔で互いに平行に配置されている。一対のＸビーム２８それぞれは、長手方向の両端部近傍がベースフレーム２２に下方から支持され、中央部が補助ガイドフレーム２４に下方から支持されている。Ｘビーム２８の長手方向の両端部近傍それぞれの下面には、Ｙキャリッジ２５と称される部材が固定されている。Ｙキャリッジ２５は、ＸＺ断面逆Ｕ字状の部材から成り（図３参照）、一対の対向面間に対応するベースフレーム２２の本体部２２ａが挿入されている。

一方（＋Ｘ側）のベースフレーム２２に対応する２つのＹキャリッジ２５は、接続板２７により接続されている。また、他方（−Ｘ側）のベースフレーム２２に対応する２つのＹキャリッジ２５も同様に、接続板２７により接続されている。また、図５に示されるように、一対のＸビーム２８（図５では一方は他方の紙面奥側に隠れている）の長手方向の中央部における下面には、嵩上げ部材２９ａを介して補助キャリッジ２９と称される板状の部材が架設されている。

Ｙキャリッジ２５の天井面には、図４に示されるように、例えばボールなどの転動体を複数含み、対応するＹリニアガイド２１ａにスライド自在に係合するＹスライド部材２１ｂが複数固定されている。また、図５に示されるように、補助キャリッジ２９の下面にも、対応するＹリニアガイド２１ａにスライド自在に係合するＹスライド部材２１ｂが複数固定されている。Ｙリニアガイド２１ａとＹスライド部材２１ｂとは、例えば米国特許第６，７６１，４８２号明細書に開示されるようなリニアガイド装置を構成しており、Ｙ粗動ステージ２６は、図２に示される一対のベースフレーム２２、及び補助ガイドフレーム２４上でＹ軸方向に直進案内される。

また、図４に示されるように、Ｙキャリッジ２５の一対の対向面それぞれには、コイルユニットを含むＹ可動子２３ｂが上記Ｙ固定子２３ａに対向して固定されている。Ｙ粗動ステージ２６は、上記Ｙ固定子２３ａとＹ可動子２３ｂとを含む複数（本実施形態では、例えば計８つ）のＹリニアモータにより、図２に示される一対のベースフレーム２２、及び補助ガイドフレーム２４上でＹ軸方向に同期駆動される。Ｙ粗動ステージ２６のＹ位置は、例えばベースフレーム２２に固定されたＸリニアスケール（不図示）とＹキャリッジ２５に固定されたヘッド（不図示）とを含むＹリニアエンコーダシステムにより求められる位置情報に基づいて主制御装置により適宜制御される。

Ｘビーム２８の上面には、図２に示されるように、Ｘ軸方向に延びるＸリニアガイド３１ａが固定されている。また、Ｘビーム２８の両側面それぞれには、複数の永久磁石を含むＸ固定子３３ａが固定されている。すなわち、Ｘビーム２８は、構造的にベースフレーム２２の本体部２２ａとほぼ同じ（ただし寸法などは異なる）となっている。

Ｘ粗動ステージ３０は、一対のＸビーム２８上に搭載され、該一対のＸビーム２８に対応する一対のＸキャリッジ３２を有している。Ｘキャリッジ３２は、Ｘ軸方向に延びるＸＹ平面に平行な板状部材から成る天井面部３２ａと、ＸＺ平面に平行な板状部材から成る一対の側板面部３２ｂとを有する。側板面部３２ｂのＸ軸方向寸法は、天井面部３２ａよりも短く設定されている。Ｘキャリッジ３２は、一方の側板面部３２ｂの上端部近傍が天井面部３２ａの＋Ｙ側の側面中央部に、他方の側板面部３２ｂの上端部近傍が天井面部３２ａの−Ｙ側の側面中央部にそれぞれ接続されることにより、ＹＺ断面逆Ｕ字状に形成されている（図５参照）。一対の側板面部３２ｂ間には、対応するＸビーム２８が挿入されている。

Ｘキャリッジ３２の天井面部３２ａの下面には、図４に示されるように、例えばボールなどの転動体を複数含み、上記Ｘリニアガイド３１ａにスライド自在に係合するＸスライド部材３１ｂが固定されている。Ｘリニアガイド３１ａとＸスライド部材３１ｂとは、例えば米国特許第６，７６１，４８２号明細書に開示されるようなリニアガイド装置（以下、Ｘリニアガイド装置３１と称する）を構成し、Ｘキャリッジ３２は、対応するＸビーム２８に沿ってＸ軸方向に直進案内される。また、Ｘキャリッジ３２の一対の側板面部３２ｂ（図４では一方のみ図示。他方は後述するＬ字状部材３５の紙面奥側に隠れている）それぞれには、コイルユニットを含むＸ可動子３３ｂが対応するＸビーム２８のＸ固定子３３ａに対向して固定されている。一対のＸキャリッジ３２は、上記Ｘ固定子３３ａとＸ可動子３３ｂとを含む複数（本実施形態では、例えば４つ）のＸリニアモータにより、対応するＸビーム２８に沿ってＸ軸方向に同期駆動される。

図２に戻り、−Ｙ側のＸキャリッジ３２における天井面部３２ａの＋Ｙ側の側面であって、側板面部３２ｂの＋Ｘ側、及び−Ｘ側それぞれには、ＹＺ断面Ｌ字状（図４参照）のＬ字状部材３５の一端が固定されている。Ｌ字状部材３５の他端は、＋Ｙ側に突き出している。また、−Ｙ側のＸキャリッジ３２にも同様に、例えば２つのＬ字状部材３５が固定されている。−Ｙ側のＸキャリッジ３２の＋Ｘ側のＬ字状部材３５と＋Ｙ側のＸキャリッジ３２の＋Ｘ側のＬ字状部材３５との間には、連結板３６が架設されている。また、−Ｙ側のＸキャリッジ３２の−Ｘ側のＬ字状部材３５と＋Ｙ側のＸキャリッジ３２の−Ｘ側のＬ字状部材３５との間にも同様に、連結板３６が架設されている。これにより、一対のＸキャリッジ３２は、一体的に接続されており、一対のＸビーム２８上で一体的にＸ軸方向に移動する。なお、一対のＸキャリッジ３２は、連結されていなくても良く、それぞれ独立にＸ位置が制御されても良い（実際には同期するように制御される）。また、Ｘ粗動ステージ３０は、Ｘリニアガイド３１ａとＸスライド部材３１ｂとの作用により、一対のＸビーム２８に対するＹ軸方向への相対移動が制限されており、一対のＸビーム２８と一体的にＹ軸方向へ移動する。すなわち、Ｙ粗動ステージ２６とＸ粗動ステージ３０とは、いわゆるガントリ式の２軸ステージ装置を構成している。

微動ステージ３４は、図４に示されるように、高さの低い直方体状の部材から成り、Ｘ粗動ステージ３０の上方に配置されている。微動ステージ３４の上面には、基板ホルダ４８が固定されている。基板ホルダ４８は、ＸＹ平面に平行な平面視矩形の板状部材から成り、その上面上に載置された基板Ｐを真空吸着により吸着保持する。図７に示されるように（ただし基板ホルダ４８は不図示）、微動ステージ３４の−Ｙ側の側面には、ミラーベース３７を介してＹ軸に直交する反射面を有するＹバーミラー３８ｙが固定され、微動ステージ３４の−Ｘ側の側面には、ミラーベース３７を介してＸ軸に直交する反射面を有するＸバーミラー３８ｘが固定されている。

微動ステージ３４は、複数のボイスコイルモータを含む微動ステージ駆動系により、Ｘ粗動ステージ３０に対して６自由度方向（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θｘ、θｙ、及びθｚ方向）に微少駆動される。複数のボイスコイルモータには、図２に示されるように、微動ステージ３４をＸ軸方向に微少駆動する複数（例えば２つ）のＸボイスコイルモータ４０ｘ、微動ステージ３４をＹ軸方向に微少駆動する複数（例えば２つ）のＹボイスコイルモータ４０ｙ、及び微動ステージ３４をＺ軸方向に駆動する複数（例えば４つ）のＺボイスコイルモータ４０ｚが含まれる。

例えば２つのＸボイスコイルモータ４０ｘは、図４に示されるように、一方が微動ステージ３４の＋Ｙ側の角部近傍に、他方が微動ステージ３４の−Ｙ側の角部近傍にそれぞれ紙面左右対称に配置されている。Ｘボイスコイルモータ４０ｘは、Ｘキャリッジ３２にブラケット４１ｘを介して固定されたＸ固定子４２ｘと、微動ステージ３４の側面にブラケット４３ｘを介して固定されたＸ可動子４４ｘとを含む。Ｘ固定子４２ｘは、ＹＺ断面Ｔ字状の部材から成り、不図示のコイルユニットを有している。Ｘ可動子４４ｘは、ＹＺ断面Ｕ字状の部材から成り、一対の対向面に永久磁石を含む磁石ユニットが固定されている。Ｘ固定子４２ｘは、Ｘ可動子４４ｘの一対の対向面間に所定（微動ステージ３４がＹ軸、及び／又はＺ軸方向に微少駆動されてもＸ固定子４２ｘとＸ可動子４４ｘとが接触しない程度）のクリアランスを介して挿入されている。

微動ステージ駆動系では、例えば２つのＸボイスコイルモータ４０ｘそれぞれのＸ固定子４２ｘが有するコイルユニットに電流が供給されると、コイルユニットと磁石ユニットとの電磁的相互作用により発生するローレンツ力（推力）により、微動ステージ３４がＸ粗動ステージ３０に対してＸ軸方向に微少駆動される。例えば２つのＸボイスコイルモータ４０ｘのＺ位置（Ｘ固定子４２ｘのＺ位置）は、微動ステージ３４の重心位置（実際には、微動ステージ３４は、Ｘ粗動ステージ３０に対してＺ軸方向に微少駆動されるので、微動ステージ３４がＺ軸方向の中立位置に位置した状態での重心位置）のＺ位置とほぼ一致している。したがって、例えば２つのＸボイスコイルモータ４０ｘを用いて微動ステージ３４をＸ軸方向に微少駆動する際に該微動ステージ３４にθｙ方向のモーメントが作用しない。また、微動ステージ駆動系では、例えば２つのＸボイスコイルモータ４０ｘそれぞれが、異なるローレンツ力を発生するように電流値が制御されることにより、微動ステージ３４がＸ粗動ステージ３０に対して、微動ステージ３４の重心を通るＺ軸方向に平行な軸回り方向（θｚ方向）に微少角度で回転駆動される。

また、基板ステージ装置２０では、Ｘ粗動ステージ３０が一対のＸビーム２８に沿ってＸ軸方向に所定のストロークで移動する際、微動ステージ３４とＸ粗動ステージ３０とが一対的にＸ軸方向に移動するように、例えば２つのＸボイスコイルモータ４０ｘそれぞれのＸ固定子４２ｘとＸ可動子４４ｘとの間に発生するローレンツ力が制御される。これにより、微動ステージ３４が非接触状態でＸ粗動ステージ３０に誘導され、Ｘ粗動ステージ３０と一対的にＸ軸方向に所定のストロークで移動する。

例えば２つのＹボイスコイルモータ４０ｙ（図４では紙面奥行き方向に重なっている）は、配置（Ｚ軸回りに９０°回転させたように配置され、Ｙ固定子４２ｙがそれぞれ＋Ｙ側のＸキャリッジ３２に固定されている（図２参照））、及び推力の発生方向（Ｙ軸方向）が異なる点を除き、上記例えば２つのＸボイスコイルモータ４０ｘと同様の構成（Ｘキャリッジ３２にブラケット４１ｙを介して固定されたＹ固定子４２ｙと、微動ステージ３４にブラケット４３ｙを介して固定されたＹ可動子４４ｙとを含む）となっており、基板ステージ装置２０では、例えば２つのＹボイスコイルモータ４０ｙが発生するローレンツ力により、微動ステージ３４がＸ粗動ステージ３０に対してＹ軸方向（あるいはθｚ方向）に微少駆動されるとともに、Ｘ粗動ステージ３０がＹ粗動ステージ２６と一体的にＹ軸方向に移動する際に、非接触で微動ステージ３４がＸ粗動ステージ３０に誘導される。

例えば４つのＺボイスコイルモータ４０ｚは、図２に示されるように、微動ステージ３４の四隅に対応して配置されている。Ｚボイスコイルモータ４０ｚは、図４に示されるように、Ｌ字状部材３５にブラケット４１ｚを介して固定されたＺ固定子４２ｚと、微動ステージ３４の下面にスペーサ４３ｚを介して固定されたＺ可動子４４ｚとを含む。Ｚ固定子４２ｚは、ＸＹ断面Ｔ字状の部材から成り、不図示のコイルユニットを有している。Ｚ可動子４４ｚは、ＸＹ断面Ｕ字状の部材から成り、一対の対向面に永久磁石を含む磁石ユニットが固定されている。Ｚ固定子４２ｚは、Ｚ可動子４４ｚの一対の対向面間に所定（微動ステージ３４がＸ軸、及び／又はＹ軸方向に微少駆動されてもＺ固定子４２ｚとＺ可動子４４ｚとが接触しない程度）のクリアランスを介して挿入されている。

微動ステージ駆動系では、例えば４つのＺボイスコイルモータ４０ｚそれぞれのＺ固定子４２ｚが有するコイルユニットに電流が供給されると、コイルユニットと磁石ユニットとの電磁的相互作用により発生するローレンツ力（推力）により、微動ステージ３４がＸ粗動ステージ３０に対してＺ軸方向に微少駆動される。また、微動ステージ駆動系では、例えば４つのＺボイスコイルモータ４０ｚそれぞれが、異なるローレンツ力を発生するように電流値が制御されることにより、微動ステージ３４がＸ粗動ステージ３０に対して、θｘ方向、及び／又はθｙ方向に微少角度で回転駆動される。なお、本実施形態では、Ｚボイスコイルモータ４０ｚは、微動ステージ３４の四隅部に対応して、例えば４つ設けられたが、Ｚボイスコイルモータ４０ｚの数、及び配置は、微動ステージ３４をＺ軸方向、θｘ方向、及びθｙ方向に微少駆動できるようにこれに限られず、例えば少なくとも同一直線上にない３箇所に配置されていれば良い。

微動ステージ３４のＸ位置情報は、図３に示されるように、−Ｘ側の下架台部１８ｂに形成された凸部１８ｅの先端部に干渉計コラム１８ｆを介して取り付けられたＸレーザ干渉計３９ｘにより、Ｘバーミラー３８ｘを用いて求められる。また、微動ステージ３４のＹ位置情報は、図１に示されるように、−Ｙ側の中架台部１８ｃに固定されたＹレーザ干渉計３９ｙにより、Ｙバーミラー３８ｙを用いて求められる。Ｘレーザ干渉計３９ｘ、及びＹレーザ干渉計３９ｙは、水平面内で複数の測長光を対応するバーミラーに照射するようになっており、微動ステージ３４のθｚ位置情報を求めることができるようになっている。凸部１８ｅには、図２に示されるように、開口部１８ｇが形成されている。上述した他方（−Ｘ側）のベースフレーム２２の中央部の脚部２２ｂ（図２では不図示）は、上記開口部１８ｇに挿入されており、ベースフレーム２２と下架台部１８ｂ（装置本体１８）とは、接触していない。

また、微動ステージ３４のＺ軸、θｘ、及びθｙ方向の位置情報は、図４に示されるように、微動ステージ３４の下面に取り付けられた複数のＺセンサ３９ｚにより、重量キャンセル装置５０にアーム状部材を介して固定されたターゲット３８ｚを用いて求められる。複数のＺセンサ３９ｚ（及び対応するターゲット３８ｚ）は、少なくとも同一直線上にない３箇所に配置されている。

なお、不図示であるが、Ｘ粗動ステージ３０には、微動ステージ３４のＸ粗動ステージ３０に対する移動可能量を機械的に規定するストッパ部材、あるいはＸ軸、及びＹ軸方向に関して微動ステージ３４のＸ粗動ステージ３０に対する相対移動量を計測するためのギャップセンサ、微動ステージ３４をＸ粗動ステージ３０に対して所定の位置に位置決めするためのクランプ装置などが取り付けられている。

重量キャンセル装置５０は、レベリング装置５４を介して微動ステージ３４を下方から支持している。重量キャンセル装置５０は、一対のＸビーム２８間に挿入されている。重量キャンセル装置５０は、不図示の空気ばねなどを有し、その空気ばねが発生する重力方向上向き（＋Ｚ方向）の力により、微動ステージ３４、基板ホルダ４８などを含む系の重量を打ち消し、これにより複数のＺボイスコイルモータ４０ｚの負荷を低減する。重量キャンセル装置５０の下面には、エアベアリング５２が取り付けられている。重量キャンセル装置５０は、上記エアベアリング５２からＹステップガイド５６に対して噴出される加圧気体（例えば空気）の静圧により、Ｙステップガイド５６上に所定のクリアランスを介して浮上している。

重量キャンセル装置５０は、図２に示されるように、複数のフレクシャ装置５１を介してＸ粗動ステージ３０に機械的に接続されており、Ｘ粗動ステージ３０と一体的にＸ軸方向、及び／又はＹ軸方向に移動する。フレクシャ装置５１を含み、本実施形態の重量キャンセル装置５０の構成は、例えば米国特許出願公開第２０１０／００１８９５０号明細書などに開示されている。図４に戻り、レベリング装置５４は、球面軸受け装置（あるいは、例えば米国特許出願公開第２０１０／００１８９５０号明細書に開示されるような疑似球面軸受け装置）を含み、微動ステージ３４をθｘ及びθｙ方向に揺動（チルト）自在に下方から支持している。重量キャンセル装置５０は、不図示のエアベアリングを介してレベリング装置５４を下方から非接触支持しており、水平面に平行な方向に関して重量キャンセル装置５０と微動ステージ３４とが相対移動可能となっている。

Ｙステップガイド５６は、図２に示されるように、Ｘ軸方向に延びるＹＺ断面矩形の部材から成り（図４参照）、平面視で一対のＸビーム２８の間に配置されている。Ｙステップガイド５６は、一対の下架台部１８ｂ上に搭載されており、図３に示されるように、その高さ位置は、ベースフレーム２２の本体部２２ａとほぼ同じとなっている。図２に戻り、Ｙステップガイド５６の長手方向の寸法は、微動ステージ３４のＸ軸方向に関する移動ストロークよりも幾分長めに設定されている。Ｙステップガイド５６の上面は、平面度が非常に高く仕上げられており、重量キャンセル装置５０が微動ステージ３４とともにＸ軸方向に移動する際のガイド面として機能する。

Ｙステップガイド５６の下面には、下架台部１８ｂの上面に固定されたＹリニアガイド１９ａにスライド自在に係合するＹスライド部材１９ｂが複数固定されており、Ｙステップガイド５６は、下架台部１８ｂ上でＹ軸方向に直進案内される。ここで、上述したように、補助ガイドフレーム２４の本体部２４ａが下架台部１８ｂの上面よりも低い位置に位置していることから、図３に示されるように、補助キャリッジ２９は、Ｙステップガイド５６の下方を通過し、Ｙステップガイド５６とは接触しないようになっている。

Ｙステップガイド５６の＋Ｘ及び−Ｘの端部それぞれには、図２に示されるように、接続部材５６ａが固定されている。接続部材５６ａは、複数のフレクシャ装置５７を介してＹキャリッジ２５に接続されている。Ｙステップガイド５６は、一対のＸビーム２８がＹ軸方向に移動すると、一方のＸビーム２８にフレクシャ装置５７を介して牽引されることにより、一対のＸビーム２８と一体的にＹ軸方向に移動する。上記重量キャンセル装置５０は、Ｘ粗動ステージ３０と一体的にＸ軸方向に移動する際には、Ｙステップガイド５６上を移動するのに対し、Ｘ粗動ステージ３０と一体的にＹ軸方向に移動する際には、一対のＸビーム２８、及びＹステップガイド５６と一体的にＹ軸方向に移動するので、Ｙステップガイド５６上から脱落することがない。

図５及び図６から分かるように、本実施形態では、例えば４つのケーブルガイド装置６０のうち、２つはＹステップガイド５６の＋Ｙ側に、他の２つはＹステップガイド５６の−Ｙ側に、それぞれ＋Ｘ側のＹキャリッジ２５と−Ｘ側のＹキャリッジ２５との間に架設された支持部材６２上にＸ軸方向に離間した状態で図６で紙面左右対称に搭載されている。支持部材６２の中間部は、スペーサ６１を介して補助キャリッジ２９に接続されており、例えば４つのケーブルガイド装置６０は、Ｙ粗動ステージ２６と一体的にＹ軸方向に移動する。なお、図面の錯綜を避ける観点から、図１〜図４では、ケーブルガイド装置６０の図示は省略されている。

ケーブルガイド装置６０は、基板ステージ装置２０の外部に設けられた外部装置（不図示）とＸ粗動ステージ３０との間における電力、加圧気体など供給に用いられるケーブル、チューブなど）をＸ粗動ステージ３０のＸ位置に応じて案内する装置であり、例えば米国特許出願公開第２００３／００００１９８号明細書に開示されるケーブルガイド装置と同様に構成されている。すなわち、ケーブルガイド装置６０では、電力、加圧気体など供給に用いられるケーブル、チューブなどがＹ軸方向から見てＵ字状に折り曲げて配置され、Ｘ粗動ステージ３０のＸ位置に応じてその折り曲げ部の位置が変化することにより上記ケーブル、チューブなどが案内される。

上述のようにして構成された液晶露光装置１０（図１参照）では、不図示の主制御装置の管理の下、不図示のマスクローダによって、マスクステージ１４へのマスクＭのロードが行われるとともに、不図示の基板ローダによって基板ホルダ４８上への基板Ｐのロードが行なわれる。その後、主制御装置により、不図示のアライメント検出系を用いてアライメント計測が実行され、そのアライメント計測の終了後、基板Ｐ上に設定された複数のショット領域に逐次ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作が行なわれる。なお、この露光動作は従来から行われているステップ・アンド・スキャン方式の露光動作と同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。

以上説明した本実施形態に係る基板ステージ装置２０では、一対のＸビーム２８のＹ位置が、図７に示されるように、微動ステージ３４の外側となっている。また、図４に示されるように、微動ステージ３４の下面に固定されたＺ可動子４４ｚと共にＺボイスコイルモータ４０ｚを構成するＺ固定子４２ｚがＬ字状部材３５に固定されることにより、そのＺ位置がＸ粗動ステージ３０のＺ位置と重複して（本実施形態では、Ｘ粗動ステージ３０の上面（Ｘキャリッジ３２の上面）よりも下方となって）いる。なお、本実施形態では、Ｘビーム２８の上端面に固定されたＸリニアガイド３１ａに沿ってＸ粗動ステージ３０が移動することから、Ｚボイスコイルモータ４０ｚの下端部が、Ｘリニアガイド３１ａとＸスライド部材３１ｂ（Ｘスライド部材３１ｂが有する不図示の複数の転動体（ボールなど））との接触部を通るＸＹ平面に平行な平面（Ｘ粗動ステージ３０が移動する際のガイド面）よりも下方に位置しているとも言える。

これにより、Ｚ軸方向に関して微動ステージ３４とＸ粗動ステージ３０とを接近させて配置することが可能となり、基板ステージ装置２０がコンパクトになる。また、Ｘボイスコイルモータ４０ｘのＸ固定子４２ｘを支持するためのブラケット４１ｘ、及びＹボイスコイルモータ４０ｙのＹ固定子４２ｙを支持するためのブラケット４１ｙそれぞれのＺ軸方向に関する寸法を短くすることができ、微動ステージ３４をＸ軸、及び／又はＹ軸方向に微少駆動する際の駆動反力によってＸ粗動ステージ３０に作用するモーメントを低減できる。したがって、Ｘ粗動ステージ３０、及びブラケット４１ｘ、４１ｙ、更にはＸビーム２８を華奢にして軽量化でき、Ｘリニアガイド装置３１のサイズ（負荷容量）も小さくすることができる。

また、Ｚボイスコイルモータ４０ｚからＸリニアガイド装置３１までのＹ方向距離が短く設定されているため、微動ステージ３４をＺ・チルト駆動する際にＸ粗動ステージ３０及びＸリニアガイド装置３１に作用するモーメントも小さい。ここで、各ボイスコイルモータ４０ｘ、４０ｙ、４０ｚそれぞれとＸリニアガイド装置３１との距離は等しくする必要はなく、各ボイスコイルモータ４０ｘ、４０ｙ、４０ｚの駆動反力に応じてモーメントが小さくなるように距離を決めれば良い。一般的にＸボイスコイルモータ４０ｘ、Ｙボイスコイルモータ４０ｙの駆動力（推力）に比べてＺボイスコイルモータ４０ｚの駆動力は小さいので、Ｘリニアガイド装置３１からＺボイスコイルモータ４０ｚまでの距離が、Ｘリニアガイド装置３１からＸボイスコイルモータ４０ｘ、Ｙボイスコイルモータ４０ｙまでの距離よりも長くなっても良い。

さらに、一対のＸビーム２８の中間部を支持する補助ガイドフレーム２４の高さ位置が下架台部１８ｂとほぼ同じであるので、一対のＸビーム２８の内側（実際にはＹステップガイド５６の両脇）にＸケーブルガイド装置６０を配置することができる。これにより、仮にＸケーブルガイド装置６０をＸビーム２８の外側に配置する場合に比べ、基板ステージ装置２０のＹ軸方向寸法を短くできる。したがって、一対の中架台部１８ｃ（図１参照）間の寸法を小さくでき、装置本体１８の剛性の確保が容易になる。

また、ベースフレーム２２の本体部２２ａのＺ位置が下架台部１８ｂよりも＋Ｚ側であることから、下架台部１８ｂ（凸部１８ｅ）に干渉計コラム１８ｆ及びＸレーザ干渉計３９ｘを接続することができ、装置本体１８の構造が簡単である。

以上説明した実施形態の構成は、適宜変更が可能である。例えば、Ｘビーム２８に替えて、図８（Ａ）に示されるように、ＸＺ断面形状が上底が下底よりも長い等脚台形（逆台形）状のＸビーム１２８を用い、該Ｘビーム１２８の両側面（傾斜角：θ）にＸ固定子３３ａ（磁石ユニット）を取り付けると共に、対応するＸキャリッジ１３２の一対の対向面にＹ可動子３３ｂ（コア付きのコイルユニット）を上記Ｘ固定子３３ａと平行に取り付けても良い。これによれば、Ｙ固定子３３ａの永久磁石とＹ可動子３３ｂの鉄心との磁気吸引力Ｆ（図８（Ｂ）参照）によって、Ｘキャリッジ１３２には、上向きの分力Ｆ１＝Ｆ・sinθ（図８（Ｂ）参照）が２つ作用する。これにより、Ｘキャリッジ１３２の重量の一部あるいは全部を打ち消すことができる。また、水平方向の２つの分力Ｆ２は打ち消し合うので、Ｘリニアガイド装置３１にかかる負荷を小さくすることができる。また、上記実施形態において、Ｘビーム２８とベースフレーム２２とが同様の構造であることから、ベースフレーム２２（図３参照）を上記Ｘビーム１２８と同様に断面形状を逆台形状にしても良い。

また、一対のベースフレーム２２と１つの補助ガイドフレーム２４を互いに平行に配置するのが困難な場合、図９に示されるように、Ｘビーム１２８の端部に取り付けられたＹキャリッジ２５とＸビーム１２８とがＸ軸方向に短ストロークで相対移動可能となるように、Ｘリニアガイド１３１ａとＸスライド部材１３１ｂとを含むＸリニアガイド装置１３１に支持されたテーブル部材１３３上にＸビーム１２８を固定しても良い。これにより、一対のＸビーム１２８は、補助ガイドフレーム２４のＹリニアガイド２１ａ（図２参照）に沿って移動するので、一対のベースフレーム２２の設置精度（平行誤差）に影響されない。

また、Ｘ粗動ステージ３０をＸ軸方向に直進案内するＸリニアガイド３１ａは、Ｘビーム２８の上端面に固定されたが、これに加えてＸビーム２８の側面にも設けられていても良い。同様にＹ粗動ステージ２６をＹ軸方向に直進案内するＹリニアガイド２１ａは、ベースフレーム２２の上端面に固定されたが、これに加えてベースフレーム２２の側面にも設けられていても良い。

また、装置本体１８において、図１０に示されるように、干渉計コラム１８ｆを支持する凸部１８ｅは、下架台部１８ｂと別部材であっても良く、下架台部１８ｂに対して、例えばボルトなどにより締結されても良い。

また、Ｙ粗動ステージ２６上にＸ粗動ステージ３０が設けられる構成であったが、これとは逆にＸ粗動ステージ３０上にＹ粗動ステージ２６が設けられる構成であっても良い。また、重量キャンセル装置５０を支持するガイド部材は、Ｙ軸方向に延び、且つ重量キャンセル装置５０と一体的にＸ軸方向に移動可能な構成であっても良い（ただしＹ粗動ステージ２６の中央部を補助ガイドフレーム２４により支持できない）。

また、照明光は、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）などの紫外光や、Ｆ₂レーザ光（波長１５７ｎｍ）などの真空紫外光であっても良い。また、照明光としては、例えばＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイッテルビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。また、固体レーザ（波長：３５５ｎｍ、２６６ｎｍ）などを使用しても良い。

また、投影光学系１６は、複数本の投影光学ユニットを備えたマルチレンズ方式の投影光学系であったが、投影光学ユニットの本数はこれに限らず、１本以上あれば良い。また、マルチレンズ方式の投影光学系に限らず、例えばオフナー型の大型ミラーを用いた投影光学系などであっても良い。また、上記実施形態では投影光学系１６として、投影倍率が等倍のものを用いる場合について説明したが、これに限らず、投影光学系は縮小系及び拡大系のいずれでも良い。

また、光透過性のマスク基板上に所定の遮光パターン（又は位相パターン・減光パターン）を形成した光透過型マスクが用いられたが、例えば米国特許第６，７７８，２５７号明細書に開示されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて、透過パターン又は反射パターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスク（可変成形マスク）、例えば、非発光型画像表示素子（空間光変調器とも呼ばれる）の一種であるＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）を用いる可変成形マスクを用いても良い。

また、物体を所定の二次元平面に沿って移動させる移動体装置（ステージ装置）としては、露光装置に限らず、例えば物体の検査に用いられる物体検査装置など、物体に関して所定の処理を行う物体処置装置に用いても良い。また、露光装置としては、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置、ステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用することができる。

なお、露光装置としては、サイズ（外径、対角線の長さ、一辺の少なくとも１つを含む）が５００ｍｍ以上の基板、例えば液晶表示素子などのフラットパネルディスプレイ用の大型基板を露光する露光装置に対して適用することが特に有効である。

また、露光装置の用途としては、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置に限定されることなく、例えば半導体製造用の露光装置、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン及びＤＮＡチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるマスク又はレチクルを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。なお、露光対象となる物体はガラスプレートに限られるものでなく、例えばウエハ、セラミック基板、フィルム部材、あるいはマスクブランクスなど、他の物体でも良い。また、露光対象物がフラットパネルディスプレイ用の基板である場合、その基板の厚さは特に限定されず、例えばフィルム状（可撓性を有するシート状の部材）のものも含まれる。

液晶表示素子（あるいは半導体素子）などの電子デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたマスク（あるいはレチクル）を製作するステップ、ガラス基板（あるいはウエハ）を製作するステップ、上述した各実施形態の露光装置、及びその露光方法によりマスク（レチクル）のパターンをガラス基板に転写するリソグラフィステップ、露光されたガラス基板を現像する現像ステップ、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト除去ステップ、デバイス組み立てステップ、検査ステップ等を経て製造される。この場合、リソグラフィステップで、上記実施形態の露光装置を用いて前述の露光方法が実行され、ガラス基板上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスを生産性良く製造することができる。

以上説明したように、本発明の露光装置は、物体に所定のパターンを形成するのに適している。また、本発明のフラットパネルディスプレイの製造方法は、フラットパネルディスプレイの製造に適している。また、本発明のデバイス製造方法は、マイクロデバイスの生産に適している。

１０…液晶露光装置、２０…基板ステージ装置、２６…Ｙ粗動ステージ、２８…Ｘビーム、３０…Ｘ粗動ステージ、３４…微動ステージ、４０ｘ…Ｘボイスコイルモータ、４０ｙ…Ｙボイスコイルモータ、４０ｚ…Ｚボイスコイルモータ、５０…重量キャンセル装置、５６…Ｙステップガイド、Ｐ…基板。

Claims (15)

1. エネルギビームに対して物体を第１方向に移動させながら、前記物体を露光する露光装置であって、
   前記物体を保持する物体保持装置と、
   前記物体保持装置を下方から支持し前記物体保持装置に対して相対移動可能な第１支持装置と、
   前記第１支持装置を支持する第２支持装置と、
   前記第１支持装置が前記物体保持装置を下方から支持した状態で、前記第１支持装置を前記第２支持装置に対して前記第１方向へ相対移動させる第１駆動装置と、
   前記第１駆動装置を支持し、前記第２支持装置と前記第２支持装置上の前記第１支持装置とを前記第１方向に交差する第２方向へ移動させる第２駆動装置と、を備え、
   前記物体保持装置は、前記物体を保持する保持部と前記保持部を下方から支持した状態で前記第１駆動装置に対して相対移動可能な移動体と、を有し、
   前記第１駆動装置は、前記第２方向に関して、前記移動体の両側に配置され、上下方向に関して、前記移動体と少なくとも一部重複する位置に設けられ、
   前記移動体を、前記第１駆動装置に対して、前記第１及び第２方向に駆動するための第１駆動部材と、前記移動体を、前記第１駆動装置に対して、前記上下方向に駆動するための第２駆動部材とを有する位置制御系をさらに備え、
   前記第２駆動部材は、前記第１駆動装置上、且つ、前記上下方向に関して、前記第１駆動装置と少なくとも一部重複した位置に設けられたリニアモータの固定子と、前記移動体に設けられた前記リニアモータの可動子とにより、前記移動体を前記上下方向に駆動する露光装置。
2. 前記第１支持装置は、上下方向に関して、前記第１駆動装置が少なくとも一部重複した位置に設けられ、
   前記第１支持装置は、前記第２方向に関して、前記第１駆動装置の間に配置される請求項１に記載の露光装置。
3. 前記第１駆動部材は、前記第２方向に関して、前記移動体の両側に配置される請求項２に記載の露光装置。
4. 前記第２支持装置を下方から支持する一対の第３支持装置を更に備える請求項１〜３のいずれか一項に記載の露光装置。
5. 前記第１駆動装置は、前記第１支持装置を前記第１方向に駆動する第１駆動部と、前記第１駆動部を下方から支持する支持部とを有し、
   前記第２駆動装置は、前記支持部を下方から支持する請求項１〜４のいずれか一項に記載の露光装置。
6. 前記第２駆動装置は、前記第２支持装置を前記第２方向に駆動する第２駆動部と、前記第２駆動部を下方から支持し前記第２駆動部を前記第２方向に案内する案内部を更に備える請求項１〜５のいずれか一項に記載の露光装置。
7. 前記第１駆動装置を支持するベース部をさらに備え、
   前記ベース部の前記上下方向に関する位置は、前記第１駆動装置を支持する前記案内部の位置と異なる位置に設けられる請求項６に記載の露光装置。
8. 前記ベース部は、前記案内部よりも下方に配置される請求項７に記載の露光装置。
9. 前記移動体の前記第２方向に沿った位置情報を求めるのに用いられる計測部材を更に備え、
   前記計測部材を支持する支持部材が前記外側のベース部材の下方を通過する請求項８に記載の露光装置。
10. 前記第１支持装置と前記第１駆動装置とを連結する連結部をさらに備え、
    前記第１駆動装置は、前記連結部を介して、前記第１支持装置を第１方向へ駆動する請求項１〜９のいずれか一項に記載の露光装置。
11. 前記保持部に保持された前記物体に前記エネルギビームを用いて所定のパターンを形成するパターン形成装置と、をさらに備える請求項１〜１０のいずれか一項に記載の露光装置。
12. 前記物体は、フラットパネルディスプレイ装置に用いられる基板である請求項１１に記載の露光装置。
13. 前記基板は、少なくとも一辺の長さ又は対角長が５００ｍｍ以上である請求項１２に記載の露光装置。
14. 請求項１２又は１３に記載の露光装置を用いて前記物体を露光することと、
    露光された前記物体を現像することと、を含むフラットパネルディスプレイの製造方法。
15. 請求項１１に記載の露光装置を用いて前記物体を露光することと、
    露光された前記物体を現像することと、を含むデバイス製造方法。
    

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